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Amélioration de la durée de vie du condensateur sur le bus CC de l'onduleur pour l'application photovoltaïque

Zémané, Wend-Waoga Anthelme (2015). Amélioration de la durée de vie du condensateur sur le bus CC de l'onduleur pour l'application photovoltaïque. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le panneau solaire a une durée de vie de près de 25 ans, cependant l’onduleur n’a seulement qu’une durée de vie de 5 ans en moyenne. Cette courte durée de vie de l’onduleur est due à un de ses composants qui est à la fois le plus important et le plus vulnérable : il s’agit du condensateur placé sur son bus CC. Ce document propose un circuit qui contribue à l’amélioration de la durée de vie du condensateur placé sur le bus CC de l’onduleur. Cette topologie proposée utilise un circuit additionnel de découplage de puissance monté en parallèle avec le condensateur du bus CC de l’onduleur. Ce circuit de découplage de puissance se comporte comme un buck-boost et allège ainsi la tâche du condensateur du bus CC dans le découplage de puissance. Grâce à cette topologie, il est possible d’utiliser un condensateur film à longue durée de vie sur le bus CC de l’onduleur. Ainsi avec le circuit proposé pour une puissance photovoltaïque de 3kW en entrée, le condensateur nécessaire sur le bus CC est seulement de 15μF, ce qui réduit beaucoup les pertes car ces condensateur ont une faible résistance série équivalente par rapport aux condensateurs chimiques de grande capacité. En ce qui concerne la commande de ce circuit de découplage de puissance, elle utilise le courant d’ondulation qui est produit par l’onduleur comme courant de référence afin de fournir la puissance nécessaire pour le découplage. Ce document étudie et explique le principe de fonctionnement du circuit proposé ainsi que la nouveauté de la commande du circuit additionnel de découplage de puissance. Les simulations effectuées sous MATLAB fournissent des résultats qui prouvent la viabilité de la topologie proposée. Cette amélioration de la durée de vie du condensateur du bus CC et par conséquent celle de l’onduleur et du système au complet se fait à un coût minimal grâce à la topologie proposée.

Titre traduit

Improvement of lifetime of capacitor on the inverter DC bus for photovoltaic application

Résumé traduit

The solar panel has a lifetime of about 25 years, but the inverter lifetime is on average only 5 years. This short life span of the inverter is due to its component that is both the most important and most vulnerable: it is the capacitor placed on the DC bus. This paper presents a topology which contributes to improve the lifetime of the capacitor placed on the DC bus of the inverter. The proposed typology uses an additional circuit of power decoupling which is mounted in parallel with the capacitor on the DC bus of the inverter. This power decoupling circuit behaves like a buck-boost circuit and thus eases the task of the DC bus capacitor in the power decoupling. With this topology, it is possible to use a long-life film capacitor on the DC bus of the inverter. The proposed circuit allows using, for 3kW photovoltaic power, only a 15μF capacitor on the DC bus, which greatly reduces losses because this kind of capacitor has a low equivalent series resistance compared to the high capacity chemical capacitor. Regarding the control of this power decoupling circuit, it uses the ripple current produced by the inverter as a reference current to provide the necessary power for the decoupling. This paper investigates the operating principle of the proposed circuit as well as the novelty of the control of the additional power decoupling circuit. All MATLAB simulations of circuit provide results that show the viability of the proposed topology. This improvement in the lifetime of the DC link capacitor and consequently that of the inverter and the entire system is achieved in a minimal cost through the proposed topology.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie, concentration énergies renouvelables et efficacité énergétique". Bibliographie : pages 151-157.
Mots-clés libres: Réseaux électriques (Circuits) Topologie Conception. Condensateurs électriques Durée de vie. Barres omnibus. Onduleurs (Électricité) Systèmes photovoltaïques. panneau solaire, bus CC, découplage de puissance
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Chandra, Ambrish
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 11 nov. 2015 16:54
Dernière modification: 11 nov. 2015 16:54
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1556

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